JP3214782B2 - 蓄電池管理装置 - Google Patents

蓄電池管理装置

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JP3214782B2 JP16366494A JP16366494A JP3214782B2 JP 3214782 B2 JP3214782 B2 JP 3214782B2 JP 16366494 A JP16366494 A JP 16366494A JP 16366494 A JP16366494 A JP 16366494A JP 3214782 B2 JP3214782 B2 JP 3214782B2
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好志 中村
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Aisin Corp
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Aisin Corp
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、蓄電池の管理装置、特
に蓄電池異常の発生の検出に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、充放電可能な蓄電池が、様々
な装置の電源として使用されている。例えば電気自動車
に用いられる蓄電池では、2Vのセルが百個余り接続さ
れている。そして、電気自動車の走行時にあたって、充
電された蓄電池を駆動電源として用いている。この場合
に、蓄電池が放電して出力が小さくなっても、充電する
ことにより、再び電気自動車の駆動電源として使用で
き、車の走行等が可能となる。
【0003】このような蓄電池を使用した電気自動車に
おいては、その走行中に、蓄電池の内の1つのセルの出
力が低下して0Vになったりショートしても、他のセル
の出力によって電気自動車は、しばらく走行が可能であ
る。
【0004】ところが、この場合に電気自動車が走行を
継続すると、上記0Vになったりショートしたセルに逆
充電が行われてしまう。この逆充電は、蓄電池の極板部
における異常発熱を発生させる。そして、この極板部の
発熱によって電解液の吹出しや蓄電池の破裂等が発生
し、走行中の電気自動車が急停止する等、安全上深刻な
問題を引き起こす可能性があった。
【0005】また、蓄電池に対する過充電の場合にも、
異常発熱が発生し、またこの発熱による電解液の吹き出
し、蓄電池の破裂等が発生する可能性があった。
【0006】電気自動車の駆動電源のように、百数個に
も及ぶセルから構成される蓄電池では各セル間でのばら
つきもあるため、このような異常発熱が発生する可能性
が比較的高く問題であった。
【0007】そこで、従来の蓄電池には、その異常発熱
を検出する機能が設けられていた。そして、この異常検
出は、蓄電池の出力端子部またはケース部に温度検出部
を取り付け、判定部が充放電中での検出温度を判定し、
所定の基準値以上であるとこれを異常発熱として検出し
ていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高温雰
囲気で蓄電池に対して正常な大電流充電を行う場合に
は、異常検出の基準温度を低く設定すると、正常である
にもかかわらず、高温雰囲気における充電を異常として
検出してしまう。また、一般的に、正常な状態であって
も充電末期に発熱するため、この場合にも異常として検
出してしまうという問題があった。
【0009】一方、上記誤動作を防止するために設定温
度を高くすると、低温雰囲気での充放電時における異常
検出が遅れたり、異常検出そのものができないという可
能性があった。
【0010】なお、出力端子部に温度検出部を設けた場
合には、出力端子部が熱伝導率の高い金属であり、更に
この出力端子部に接合された極板も金属であるため、温
度の上昇が速く、誤検出が多かった。一方、ケース部に
温度検出部を設けた場合には、発熱部における熱が、熱
伝導率の低い蓄電池内の空気層や電解液等を介してケー
ス部に伝導されるため、異常検出が遅延することが多か
った。
【0011】また、蓄電池の出力端子部またはケース部
に設けられた温度検出部の検出する温度は、単に、その
時点における出力端子部またはケース部の絶対的温度で
あって、異常発熱による発熱量を示すものではない。従
って、外的影響を強く受け、異常検出の精度が低いとい
う問題もあった。
【0012】本発明は、これらの課題を解消するために
なされたもので、蓄電池の異常発熱を、確実にかつ応答
性良く検出可能な蓄電池管理装置を提供することを目的
とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る蓄電池管理装置は、蓄電池の異常発熱
を検出する蓄電池管理装置であって、蓄電池の出力端子
の温度を検出する端子温度検出手段と、蓄電池のケース
の温度を検出するケース温度検出手段と、検出された端
子温度とケース温度の差が所定値を越えたことにより異
常を検出する異常検出手段と、を有することを特徴とす
る。
【0014】前記異常検出手段における異常検出に基づ
いて、警報を発する警報手段を有することを特徴とす
る。
【0015】前記蓄電池に対する充電を制御する充電制
御手段を有し、前記充電制御手段は、前記異常検出手段
における異常検出に基づいて、充電を停止することを特
徴とする。
【0016】
【作用】本発明に基づく蓄電池管理装置では、検出され
た端子温度とケース温度の差から、蓄電池の異常発熱を
検出する。異常発熱は、蓄電池の極板部で発生し、この
極板部からの熱は、極板及び接合部(金属)を介して、
出力端子部(金属)に極めて速く伝導される。よって、
出力端子部の温度は、発熱部のリアルタイムの温度にほ
ぼ等しい値となる。
【0017】一方、蓄電池のケース部には、発熱した極
板部からの熱は、金属に比べて熱伝導率の低い蓄電池内
の空気層や電解液を介して伝導される。よって、蓄電池
のケース温度は、出力端子部の温度よりも前、例えば数
分前における発熱部の温度にほぼ等しくなる。
【0018】従って、端子温度とケース温度の差は、発
熱部の熱がケース部に伝導される期間における発熱部の
発熱量を示すこととなる。そして、この温度差が所定値
以上になった場合に、異常検出手段がこれを異常として
検出すれば、蓄電池における充放電が高温雰囲気である
か低温雰囲気であるかにかかわらず、異常発熱の発生を
確実にかつ応答性良く検出することができる。
【0019】また、異常検出に基づいて警報を発生する
警報手段を設けることにより、例えば蓄電池の充放電、
特に装置に電源供給を行っている際に、異常が発生した
場合には、警報を発生してこれを装置の操作者等に伝
え、装置の動作停止を指示することができる。従って、
例えば電気自動車の電源として蓄電池を用いていた場合
には、速やかに車を停止または減速することにより、異
常発熱による電解液の吹き出しや破裂等を未然に防止で
きる。また、これらの異常によって走行中の電気自動車
が急停止するなどの問題も回避することが可能である。
【0020】更に、蓄電池の充電を制御する充電制御手
段が、異常検出に基づいて充電の停止を行うこととした
ので、過充電等で蓄電池に異常発熱が発生した場合に
も、電解液の吹き出しや破裂等を防止することができ
る。
【0021】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を用いて説
明する。
【0022】図1は、蓄電池の概略を示し、図2は本発
明の実施例に係る蓄電池管理装置の概略構成を示してい
る。
【0023】図1において、蓄電池20は複数のセルか
ら構成されており、例えば現在用いられている鉛蓄電池
においてはセル1つあたり2V程度の出力が可能なもの
である。
【0024】この蓄電池20の外部には、金属製の出力
端子部22a,bが設けられている。また、出力端子部
22a,bは、図示しない金属接合部を介して極板(鉛
Pb等)26に電気的に接続されている。いずれかの出
力端子部22a,bには、その端子温度を検出するため
に、サーミスタ等の端子温度検出部10が設けられてい
る。なお、この端子温度検出部10は、出力端子部22
a,bに電気的に接続されるいわゆるパワーケーブルに
設けても良い。そして、出力端子部22a,bには、熱
伝導率の高い極板26及び接合部を介して極板部の温度
が速やかに伝導されるため、端子温度検出部10の検出
する温度は、リアルタイムの極板部の温度にほぼ等しい
ものとなる。
【0025】また、樹脂等で構成されたケース部24の
外表面上には、このケース温度を検出するために、サー
ミスタ等のケース温度検出部12が設けられている。蓄
電池のケース部24には、金属に比べて熱伝導率の低い
蓄電池内の空気層や電解液(例えば硫酸)を介して極板
部の熱が伝導される。よって、蓄電池のケース温度は、
出力端子部22a,bの温度よりも前、例えば数分前に
おける極板の温度にほぼ等しいものとなる。但し、上記
端子温度及びケース温度は、共に外部温度から影響を受
けることはいうまでもない。
【0026】端子温度検出部10及びケース温度検出部
12には、図2に示すように、異常検出部14が接続さ
れている。異常検出部14は、検出された端子温度とケ
ース温度との温度差から異常発熱を検出し、その結果を
警報部16または充電制御部18に出力する判断手段で
ある。
【0027】ここで、端子温度とケース温度との温度差
は、発熱した極板部における数分間(極板部での熱が、
ケース部に伝導されるまでの期間)における発熱量を示
しており、急激に変換しない外部温度等は相殺されてい
る。従って、この温度差が所定値以上になった場合に、
異常検出部14がこれを異常として検出すれば、蓄電池
20における充放電が高温雰囲気であるか低温雰囲気で
あるかにかかわらず、異常発熱の発生を確実にかつ応答
性良く検出することができることなる。
【0028】更に、図において、警報部16は、異常を
蓄電池使用者に警告するために警告灯や警告音を発生さ
せるものであり、充電制御部18は異常が発生した場合
には蓄電池20に対する充電を停止する制御部である。
【0029】以下に、本実施例の蓄電池管理装置の動作
について、図3を用いて説明する。まず、図2の異常検
出部14は連続的にまたは所定期間毎に、端子温度検出
部10の検出した端子温度TTを読込む(S1)。ま
た、同時に、図2のケース温度検出部12の検出したケ
ース温度TCを別途読込む(S2)。
【0030】次に、異常検出部14は、読込んだ端子温
度TTとケース温度TCとの温度差ΔT(=TT−T
C)を求める(S3)。そして、この温度差ΔTが、所
定値、例えば20deg を超えているかどうかを判定す
る。超えていなければ、正常と判断して再び異常判定
(S1〜S4)を行う。
【0031】一方、温度差ΔTが20deg を超えている
場合には、異常発熱であると判定し、更に、蓄電池20
が充電中であるか否かを判断する(S5)。
【0032】充電中でない場合、例えば電気自動車の走
行中等の場合には、異常であることが警報部16に出力
される。そして、警報部16は、蓄電池使用者(例えば
電気自動車の運転者)に警告灯や警告音等によって警報
を発生し、蓄電池の使用者に使用停止等を指示する(S
6)。例えば、電気自動車の駆動電源として蓄電池20
を用い、走行していた場合、運転者が警報に応じて、速
やかに車の停止または減速等を実行すれば、異常発熱に
よる電解液の吹き出しや破裂等を未然に防止することが
できる。また、これらの異常によって走行中の電気自動
車が急停止するなどの問題も回避することが可能であ
る。
【0033】一方、蓄電池20が充電中である場合に
は、異常検出部14は異常発生の旨を充電制御部18に
出力する。そして充電制御部18は、蓄電池20に対す
る充電を速やかに強制終了させる(S7)。
【0034】従って、過充電等で蓄電池20に異常発熱
が発生した場合にも、電解液の吹き出しや破裂等を未然
にかつ自動的に防止することができる。
【0035】一般的に、蓄電池の充電には所定の時間が
必要とされるため、充電中には使用者が席を外している
場合がある。しかし、本実施例によれば、この場合であ
っても、充電制御部が自動的に充電を強制終了させるこ
とができるため効果が大きい。
【0036】なお、充電中における異常発熱の発生は、
警報発生によって操作者に知らせても良い。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づく蓄
電池管理装置では、検出された端子温度とケース温度の
差から、蓄電池の異常発熱を検出する。異常発熱は、蓄
電池の極板部で発生し、この極板部からの熱は、極板及
び接合部を介して、金属製の出力端子部に極めて速く伝
導される。一方、蓄電池のケース部には、発熱した極板
部からの熱は、金属に比べて熱伝導率の低い蓄電池内の
空気層や電解液を介して伝導される。
【0038】従って、端子温度とケース温度の差は、発
熱部の熱がケース部に伝導されるまでの期間内における
発熱部の発熱量を示すこととなる。そして、この温度差
が所定値以上になった場合に、異常検出手段がこれを異
常として検出すれば、蓄電池における充放電が高温雰囲
気であるか低温雰囲気であるかにかかわらず、異常発熱
の発生を確実にかつ応答性良く検出することができる。
【0039】また、異常検出に基づいて警報を発生する
警報手段を設けることにより、例えば蓄電池の充放電、
特に装置に電源供給を行っている際に、異常が発生した
場合には、警報を発生してこれを装置の操作者等に伝
え、装置の停止を指示することができる。従って、例え
ば電気自動車の駆動電源として蓄電池を用いていた場合
には、速やかに車を停止または減速等を行うことによ
り、異常発熱による電解液の吹き出しや破裂等を未然に
防止できる。また、これらの異常によって走行中の電気
自動車が急停止するなどの問題も回避することが可能で
ある。
【0040】更に、蓄電池の充電を制御する充電制御手
段が、異常検出に基づいて充電の停止を行うこととした
ので、過充電等で蓄電池に異常発熱が発生した場合に
も、電解液の吹き出しや破裂等を防止することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る蓄電池の概略図である。
【図2】本発明の実施例に係る蓄電池管理装置の概略構
成図である。
【図3】図2に示す蓄電池管理装置の異常検出手順を示
す図である。
【符号の説明】
10 端子温度検出部 12 ケース温度検出部 14 異常検出部 16 警報部 18 充電制御部 20 蓄電池 22a,b 出力端子部 24 ケース部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−163082(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 10/42 - 10/48 H02J 7/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蓄電池の異常発熱を検出する蓄電池管理
    装置であって、 前記蓄電池の出力端子の温度を検出する端子温度検出手
    段と、 前記蓄電池のケースの温度を検出するケース温度検出手
    段と、 検出された端子温度とケース温度の差が所定値を越えた
    ことにより異常を検出する異常検出手段と、 を有することを特徴とする蓄電池管理装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の蓄電池管理装置におい
    て、 前記異常検出手段における異常検出に基づいて、警報を
    発する警報手段を有することを特徴とする蓄電池管理装
    置。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の蓄電池
    管理装置において、 前記蓄電池に対する充電を制御する充電制御手段を有
    し、 前記充電制御手段は、前記異常検出手段における異常検
    出に基づいて、充電を停止することを特徴とする蓄電池
    管理装置。
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